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卡特彼勒公司开发的喷油系统

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发表于 31-3-2007 09:36:08 | 显示全部楼层 |阅读模式

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一、B型液压共轨电喷系统

    卡特彼勒的液压共轨电喷系统(如图1)在1993年首次上市,装在Navistar公司的7.3L V型8缸柴油机上,这种柴油机用于多种福特牌轻型货车上,新近的发动机变型被用于Navistar公司生产的货车和学校用客车上。

    到目前为止,己有超过1000万只液压共轨电喷喷油器在使用。这种电喷系统目前还装在卡特彼勒公司生产的3408E和3412E机型上,除此之外还装在通用公司货车上的3116型柴油机以及Navistar公司的DT466E、T444E和530E型柴油机。

    卡特彼勒液压共轨电喷系统是一种双管路的共轨(共用导管)式燃油喷射系统。工作时,液压共轨电喷喷油器将喷油泵的燃油直接喷入高压下的气缸燃烧室。由于压力是液压产生的,燃油在喷射前一直保持在低压状态(大约4巴)。根据从电控组件(ECM)接收到的信号,液压燃油供给泵供给驱动燃油喷射的“力”。而其他共轨(共同导管)式喷油系统的整个燃油管路保持在高压(超过1378巴)下给燃油喷射以动力。

    由于喷油器的性能不依赖于发动机转速,系统可以在宽广的工作范围保持高喷油压力。电控这些压力有助于降低烟度和颗粒排放并有助于改进发动机低速反应特性。

    卡特彼勒液压共轨电喷系统在1993年首次亮相就已具有1350巴的喷油能力、独特的正时特性和压力控制能力。到1995年卡特彼勒在液压共轨电喷系统上又增加了预喷射量(PRIME)特性,以及将喷油压力上升到1499巴。

    在液压共轨电喷燃油系统上市5年之后的2000年,卡特彼勒公司完成了第二代产品(B型)的设计方案。在新一代系统中最大的结构区别是以两级阀代替了菌型阀。B型液压共轨电喷喷油器(如图2所示的HI300B喷油器)具有一个独特的阀门装置,单个电磁线圈控制放大器燃油压力和控制喷嘴单向阀燃油压力。比较当前的液压共轨带电磁阀的喷油器,图3中的一种,作为新一代喷油器的一个例子。B型液压共轨带电磁阀的喷油器系列的供油速率:65mm3/s-300m3/s;喷油压力:1600巴-17480巴;喷油器上供油量的折回点运300mm3。

    2000年的B型液压共轨电喷 (HEUI-B)系统和原来的A型液压共轨电喷(HEUI-A)系统的主要区别是用两级阀代替菌形阀,如图4所示。

    B型液压共轨电喷系统将在2002年以后正式上市。

    HEUI-B喷油器系列将有4种型号。最小的是HI65B,供油速率为65mm3/s:HI110B的供油速率为110mm3/s,HI200B的供油速率为200mm3/s,以上几种喷油压力均为1585巴。B系列中最大的一种喷油器是HI300B,供油速率为300mm3/s,喷油压力1748巴。

    自从液压共轨电喷系统推出后,喷油压力已提高大约23%。

    HEUI-B系统可以用下面3种方式成形喷射:斜面形、矩形或分开形。所有这些形状都是喷油压力对曲轴转角的函数(见图5)。

    ●斜面速率形状从喷油开始到喷油结束都不断增加喷油压力。卡特彼勒认为成形喷射法可以降低氮氧化物(NOx)和噪音,在气缸压力限制正时(增加喷油正时提前角)的情况下,降低了燃油消耗率。

    ●矩形速率形状具有一个平坦的压力分布,实际上是最大平均有效压力(MEP)的形状,它的好处是降低烟度、改善中等负荷的燃油消耗率(由于缩短了燃油喷油喷射持续期,平均有效压力提高),并由于缩短了燃油喷射持续期和低烟度,从而改善了反应特性。

    ●分开喷油形成了引导(流量、正时和喷油压力)喷油速率和主喷油率,这样可以降低燃烧噪音,降低低负荷时的碳氢化合物(HC)排放和氮氧化物(NOx)+碳氢化合物(HC)排放。

    二、B型机械电喷(MEUI-B)系统

    卡特彼勒的机械电喷系统技术首次出现在1986年,用在卡特彼勒生产的公路货车用3176型柴油机上。

和新的液压共轨电喷(HEUI)系统技术一样,机械电喷(MEUI)系统技术目前正发展成新一代的MEUI-B系统,这种系统将在2001年投产。

    新一代MEUI系统具有2068巴喷油压力的潜力(如图6)。该系统还能提供与发动机转速和负荷无关的喷油压力,喷油结束干脆,改善了液力效率,具有灵活的分开喷油能力,并能电控正时。

    MEUI-B系统保持了原来MEUI系统的许多主要性能特点,包括很高的平均喷油压力和峰值压力、灵活的喷油正时控制和快速喷油结束能力。另外,喷油压力与发动机负荷和转速无关并提供一种递增的梯形可变喷油速率形状。卡特彼勒认为这种能力对将来符合排放要求将是决定性因素。

    就发动机而论,MEUI-B系统几乎和标准电喷系统一样。系统需要一个供油泵(最大供油压力6.2巴),一个凸轮轴喷油器传动系和一个电控组件包括适量传感器,如:发动机转速/正时、增压压力和进气温度传感器等。

    早期系统的大控制阀已经被一个串联的电磁线圈所代替,电磁线圈控制一个高压溢流阀和一个直接动作校验阀(DOC阀)。在新系统(如图7)中的校验阀是一个双向阀,它调节活塞顶部压力(活塞控制校验动作)。

    直接动作校验阀的下部嵌装在直接动作校验(DOC)活塞内径上,它们之间有一个高压力容积的可控泄漏通道。在DOC活塞的外径上有一个相匹配的间隙,设计成允许有小的泄漏。由弹簧组件使阀门保持开启,这个弹簧组件的预紧度比高压溢流阀(HPSV)弹簧的预紧度大。

    控制MEUI-B喷油器的电控组件已经开发出来。在整个喷油循环期间,MEUI-B系统的电磁线圈接通,以保持高压溢流阀上连接的密封力。多路电控概念被用于电磁力的几种电压以便为电枢的初始、中间和最终位置提供吸拉和保持力。

    当柱塞向下移动时,具有初始吸拉电压的电磁线圈接通,以使高压溢流阀落座并保持直接动作校验阀(DOC阀)在居中刚刚开启的位置。当喷油器内压力建立后,使电流衰减到中等保持电压而只密封高压溢流阀。这个中等力足以抵抗喷油压力而密封高压溢流阀,但不足以克服DOC阀弹簧的预紧力。

    DOC阀让高压燃油输送到DOC活塞顶部,活塞上的压力和作用在单向阀上的喷油嘴开启压力平衡,保持喷油嘴在关闭状态。

    在压力积聚期间,DOC阀经受进入活塞内部的泄漏检查。控制泄漏的DOC阀是MEUI-B系统设计的一个关键部件。由于它淘汰了三通阀而只单独使用了一个电枢,但它具有控制压力使活塞通过阀门各个位置的能力。

    当要喷油时,电流电压增加到二级吸拉力的电压并克服DOC弹簧预紧力,DOC阀被吸离阀座。在这一瞬间,由于高压燃油从受控制的泄漏间隙中放出,活塞上的压力降低。活塞力消除并使单向阀打开,喷油开始。然后使电流电压降到二级保持电压,这个电压足以密封DOC阀。

    结束喷油。这时电流被切断,DOC阀被推离阀座,使高压燃油迫使活塞下行,关闭单向阀。此后,高压溢流阀被推离阀座,溢出系统中的多余压力并再一次启动喷油循环。

    如果期望多次喷射,只要让电流衰减到密封高压溢流阀所需要的电压。对这种方法,要保持系统压力和增加的喷油能够为周期性变化的直接动作校验阀所理解。在喷油时间,根据变化的停留时间、在每次喷油时系统压力可以卸去、保持或增加。

    在关闭高压溢流阀和使直接动作校验阀落座之间控制喷油正时顺序产生了均匀输送喷油峰值压力的可控电压。MEUI-B喷油器提供了可变的喷油器开启压力,这种开启压力依次显示出可变的喷油压力峰值和可变的平均有效喷油压力。

    MEUI-B系统根据发动机性能和排放情况,内含一个期望的喷油速率形状特性曲线。为了降低氮氧化物(NOx),可能要降低喷油压力和提供一个相应变慢的三角形喷油速率。为了降低烟度或快速燃烧而需要高峰值压力时,喷油速率形状变为矩形以缩短喷油持续期和增加平均指示压力(MEIP)。

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该用户从未签到

发表于 24-11-2009 21:27:59 | 显示全部楼层
感谢楼主 不知道楼主有没有CAT3116的维修数据 如果有能不能传给我的邮箱 hzj48106@163.com  xiexie
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该用户从未签到

发表于 29-8-2011 19:43:01 | 显示全部楼层
感谢楼主的资料,不知道也没有故障代码表,有的话能不能发给我,邮箱18901185644@189.cn谢谢了!
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该用户从未签到

发表于 29-8-2011 20:01:27 | 显示全部楼层
原来发现汽车工程师之家真的很好!
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  • TA的每日心情

    25-1-2023 11:46
  • 签到天数: 1 天

    [LV.1]初来乍到

    发表于 25-1-2023 11:56:13 来自手机 | 显示全部楼层
    无意中翻出来的老贴,对接触了10年卡特的我还是很有帮助。
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